洞庭湖濕地研究進(jìn)展

陳哲夫，肖化順，陳端呂

(1.中南林業(yè)科技大學(xué) 林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.湖南文理學(xué)院 資源環(huán)境與旅游學(xué)院，湖南 常德 415000)

洞庭湖濕地研究進(jìn)展

陳哲夫1，肖化順1，陳端呂2

(1.中南林業(yè)科技大學(xué) 林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.湖南文理學(xué)院 資源環(huán)境與旅游學(xué)院，湖南 常德 415000)

指出了濕地資源與濕地生態(tài)過(guò)程保護(hù)對(duì)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善有著重要影響，洞庭湖區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人為干擾對(duì)湖區(qū)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成巨大壓力，因而一直是濕地生態(tài)專家們研究的重點(diǎn)對(duì)象。系統(tǒng)總結(jié)了洞庭湖區(qū)濕地資源開(kāi)發(fā)與利用、濕地生態(tài)功能、濕地景觀結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究現(xiàn)狀，從三峽建成、人為干擾等方面歸納了洞庭湖區(qū)濕地動(dòng)態(tài)的驅(qū)動(dòng)因素，綜述了洞庭湖區(qū)濕地研究的技術(shù)方法，提出了洞庭湖濕地研究重點(diǎn)與研究前景。

濕地資源；濕地景觀；濕地生態(tài)；濕地研究方法；洞庭湖

1 引言

洞庭湖是北承長(zhǎng)江，南接湘、資、沅、澧四水而具有蓄泄功能的過(guò)水性洪道型湖泊。洞庭湖濕地是中國(guó)最大的淡水濕地生態(tài)系統(tǒng)之一，主要由水面、洲灘、荻、湖草等實(shí)體元素構(gòu)成，形成交錯(cuò)鑲嵌的格局[1，2]，具有豐富的自然環(huán)境和生態(tài)資源，形成巨大的環(huán)境調(diào)節(jié)功能，在調(diào)節(jié)氣候、控制水土流失、涵養(yǎng)水源、抵御洪水、凈化環(huán)境、維護(hù)生物多樣性等方面起著重要的作用[3]。開(kāi)展洞庭湖濕地系統(tǒng)研究，對(duì)研究濕地結(jié)構(gòu)變化、功能退化、濕地資源合理開(kāi)發(fā)利用與人類活動(dòng)影響有重要意義。

2 洞庭湖區(qū)濕地結(jié)構(gòu)與功能研究

2.1 洞庭湖濕地資源開(kāi)發(fā)利用

濕地資源作為一種綜合性的資源形態(tài)，承載著土地、水體、生物、泥炭等資源類型及其相互作用，這種獨(dú)特的自然屬性，提供了豐富的資源特產(chǎn)、優(yōu)越的生態(tài)環(huán)境、便捷的水運(yùn)交通及良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展條件。董明輝針對(duì)洞庭湖濕地開(kāi)發(fā)利用的相關(guān)問(wèn)題，從經(jīng)濟(jì)學(xué)與生態(tài)學(xué)的角度探討了洞庭湖濕地資源特征，并提出了發(fā)展避洪耐澇型濕地特色產(chǎn)業(yè)、建立濕地保護(hù)區(qū)的開(kāi)發(fā)與保護(hù)途徑[4]。從單項(xiàng)資源來(lái)看，莊大昌等側(cè)重于洞庭湖濕地生態(tài)旅游資源開(kāi)發(fā)，提出了湖泊河汊區(qū)開(kāi)發(fā)模式、平原區(qū)資源開(kāi)發(fā)模式與環(huán)湖低丘崗地區(qū)開(kāi)發(fā)模式[5]，任勃等研究了洞庭湖區(qū)自然恢復(fù)、種植荻和種植楊樹(shù)等3種退田還湖模式下的植被特征，結(jié)果表明，種植楊樹(shù)模式的群落生產(chǎn)力最高，植荻模式的多樣性水平最低，而自然恢復(fù)模式為最優(yōu)恢復(fù)模式[6]。袁正科等根據(jù)洞庭湖濕地植物資源的自覺(jué)、半自覺(jué)、未自覺(jué)3種開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀，提出了過(guò)渡發(fā)展荻、蘆葦，盲目地在低位洲灘栽種楊樹(shù)等利用的局限性與危害性[7]。李姣研究了洞庭湖區(qū)濕地資源對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化作用，發(fā)現(xiàn)認(rèn)為農(nóng)業(yè)直接依賴水體、土地等單項(xiàng)濕地資源，第三產(chǎn)業(yè)直接依賴濕地生態(tài)系統(tǒng)的各項(xiàng)服務(wù)[8]。侯志勇等研究了洞庭湖區(qū)濕地植物種類組成與利用現(xiàn)狀，認(rèn)為濕地原有植物群落分布格局被打破，物種生物多樣性下降，并提出了將植物資源開(kāi)發(fā)納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、優(yōu)先發(fā)展特種水生蔬菜和藥材加工業(yè)等保護(hù)和可持續(xù)利用對(duì)策[9]。

2.2 洞庭湖濕地生態(tài)功能

濕地是自然界最富有生物多樣性和生態(tài)功能最完備的生態(tài)系統(tǒng)之一，是一個(gè)由濕地植物、動(dòng)物、微生物群落及無(wú)機(jī)環(huán)境的相互作用所形成的復(fù)雜功能單元。對(duì)于洞庭湖濕地生態(tài)研究主要集中在3個(gè)方面。

(1)濕地生態(tài)功能價(jià)值。莊大昌運(yùn)用生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)與資源經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論與方法，根據(jù)對(duì)洞庭湖濕地資源的特點(diǎn)，對(duì)洞庭湖濕地的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值，即直接利用價(jià)值和間接利用價(jià)值進(jìn)行了貨幣化評(píng)估[10]。江波等從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能入手，探討了洞庭湖濕地生態(tài)保護(hù)的重要性及現(xiàn)有研究在管理層面應(yīng)用的局限性，提出了基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)管理的DPSER框架[11]。毛德華等針對(duì)洞庭湖濕地生態(tài)服務(wù)價(jià)值提出了外生態(tài)恢復(fù)與內(nèi)生態(tài)恢復(fù)相結(jié)合的濕地生態(tài)恢復(fù)對(duì)策[12]。

(2)濕地生態(tài)安全與健康。毛德華等研究了洞庭湖濕地洪澇災(zāi)害、水質(zhì)污染和生物多樣性減少等生態(tài)問(wèn)題的形成機(jī)制，主要與自然與人為因素的復(fù)合疊加作用、濕地資源衰退、生態(tài)平衡遭破壞等因素有關(guān)[13]。許振宇等評(píng)價(jià)了洞庭湖生態(tài)災(zāi)害應(yīng)急能力，災(zāi)害應(yīng)急能力良好，但通過(guò)注重恢復(fù)、補(bǔ)償與保護(hù)、建設(shè)，完善生態(tài)功能，還有很大的提升空間[14]。廖丹霞等研究了洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的演變動(dòng)態(tài)，2003年以前處于下降趨勢(shì)，其后隨著合理的土地利用與生態(tài)保護(hù)，健康狀況逐步回升，但人類干擾等壓力對(duì)濕地健康狀態(tài)的影響存在時(shí)滯性[15]。

(3)濕地生態(tài)補(bǔ)償。熊鷹等采用環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)理論與方法，對(duì)洞庭湖區(qū)濕地恢復(fù)的生態(tài)補(bǔ)償效應(yīng)評(píng)估，提出了征收生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)與生態(tài)補(bǔ)償稅、政府補(bǔ)償補(bǔ)貼、推廣優(yōu)惠信貸、流域范圍內(nèi)補(bǔ)償?shù)妊a(bǔ)償機(jī)制與實(shí)現(xiàn)途徑[16]。楊芳將社區(qū)參與理念的滲透進(jìn)洞庭湖濕地生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制中，社區(qū)集體與居民等多方參與，真正成為補(bǔ)償主體，構(gòu)建了生態(tài)保護(hù)與社區(qū)發(fā)展相結(jié)合的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制[17]。

2.3 洞庭湖濕地景觀結(jié)構(gòu)

近年來(lái)，湖區(qū)土地利用格局改變了濕地水文環(huán)境，影響湖灘濕地發(fā)育演化，形成了洞庭湖趨于復(fù)雜化的濕地景觀。評(píng)價(jià)濕地景觀現(xiàn)狀與格局，分析各種濕地類型的轉(zhuǎn)移方向、數(shù)量、速度與濕地景觀變化的區(qū)域差異成為研究洞庭湖濕地資源的主要內(nèi)容。鄭建蕊等[18]運(yùn)用洞庭湖區(qū)濕地的景觀格局指數(shù)分析濕地景觀信息及特征，總結(jié)了濕地具有景觀類型比例不均、水田與湖泊景觀優(yōu)勢(shì)顯著的特征。石軍南等研究了濕地各類型的景觀格局變化，湖泊和林地的破碎化程度呈逐漸上升，水田正在逐漸降低，景觀多樣性、景觀異質(zhì)度增大[19]。梁守真揭示了20年洞庭湖區(qū)濕地景觀總變化趨勢(shì)，研究認(rèn)為，洞庭湖區(qū)濕地景觀面積在呈下降的趨勢(shì)，逐漸從以小斑塊、多種景觀類型共同控制的景觀格局向大斑塊、類型較單一的景觀格局演變，自然濕地向人工濕地轉(zhuǎn)移劇烈，由于受人類活動(dòng)影響，自然濕地景觀破碎化程度增加，除水體外，泥灘地、草灘地、蘆葦灘地等其他濕地自然濕地景觀有不同程度的增大[20]。楊利分析了三峽工程建設(shè)前、建設(shè)后洞庭湖濕地景觀變化，濕地斑塊數(shù)逐年增加，景觀破碎化逐漸加大，斑塊間的結(jié)合度降低，景觀形狀經(jīng)歷了由復(fù)雜到簡(jiǎn)單再到復(fù)雜的過(guò)程[21]。

3 洞庭湖區(qū)濕地動(dòng)態(tài)的驅(qū)動(dòng)因素研究

3.1 三峽工程建設(shè)

三峽工程作為治理與開(kāi)發(fā)長(zhǎng)江的關(guān)鍵性骨干工程，運(yùn)行后對(duì)長(zhǎng)江下游徑流量在年內(nèi)發(fā)生明顯變化，對(duì)洞庭湖區(qū)的濕地資源與環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。對(duì)于三峽工程運(yùn)行與洞庭湖區(qū)水位及湖洲灘面積變化的作用，鄒邵林等研究了三峽工程對(duì)洞庭湖灘地出露天數(shù)的影響，預(yù)測(cè)了三峽工程建成后露天數(shù)變化將影響湖區(qū)灘地的開(kāi)發(fā)利用方式與動(dòng)植物種群的演變[22]。周北達(dá)等[23]通過(guò)建立洞庭湖和長(zhǎng)江的水力模擬模型，研究了三峽工程運(yùn)行后對(duì)洞庭湖區(qū)洪水水位的影響，主要從影響三口入流與影響洞庭湖出口城陵磯處的長(zhǎng)江水位兩個(gè)方面來(lái)影響洞庭湖的入流與出流，從而影響洞庭湖水位。顧慶福等研究了三峽工程運(yùn)行中洞庭湖區(qū)3種典型來(lái)水組合的防洪作用差異，闡明了三峽工程建成后不能完全解除洞庭湖區(qū)的洪水威脅[24]，謝永宏等[25]從水位變化、極端水位及持續(xù)時(shí)間、泥沙淤積速率等方面，分析了三峽工程對(duì)洞庭湖區(qū)濕地植被發(fā)生逆向演替的影響。賴錫軍等運(yùn)用水動(dòng)力學(xué)方法分析了三峽水庫(kù)不同調(diào)節(jié)流量下湖泊水位與流量的變化特征，三峽工程建成將改變洞庭湖的水文過(guò)程，影響湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)，相對(duì)來(lái)說(shuō)，受三峽水庫(kù)調(diào)節(jié)影響大的是東洞庭湖、南洞庭湖東部和西洞庭湖北部，而西洞庭湖南部影響較小[26]。黃群等研究認(rèn)為三峽水庫(kù)運(yùn)行后，洞庭湖中、低位洲灘提前出露，淹水歷時(shí)縮短，對(duì)蘆葦?shù)姆植冀缦抻绊懞苄?，?dǎo)致湖草分布界限向下延伸[27]。

3.2 湖區(qū)的人為干擾

人為干擾改變了湖區(qū)水文條件和泥沙輸移規(guī)律[28]，是洞庭湖濕地動(dòng)態(tài)變化的重要影響因子。最大的人為干擾是人工裁灣，導(dǎo)致區(qū)域河段水位降低、河床沖刷加劇，長(zhǎng)江三口分流入湖的水量、沙量減少[29]，但隨下荊江流量沙量增加，原本應(yīng)沉積于洞庭湖的泥沙則游積到漢口-螺山段，下游河床抬高增加了城陵磯出湖泥沙的壓力[30]。湖區(qū)人口增加與產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，加快了湖區(qū)湖水污染，激化了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與湖泊生態(tài)環(huán)境惡化的矛盾[31]。圍湖造田滿足了人口的土地需求，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但過(guò)度圍湖墾殖加快了洞庭湖湖面的減少，洲灘面積逐漸增多[32]，給湖區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的危害，濕地結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了巨大的變化。自1998年以后，洞庭湖區(qū)進(jìn)行了大規(guī)模的退田還湖[33]，主要有單退與雙退2種實(shí)施方式。退田還湖工程效果明顯，濕地面積呈增加趨勢(shì)，濕地生態(tài)環(huán)境得到了很好的恢復(fù)和保護(hù)，但天然濕地整體上仍處于退化狀態(tài)[34，35]。退田還湖能擴(kuò)大洞庭湖的蓄洪能力、改善湖泊局地氣候和水質(zhì)、有利于生物多樣性保護(hù)和水資源的可持續(xù)利用[36]。陶衛(wèi)春等通過(guò)評(píng)價(jià)退田還湖前后的生態(tài)承載力，發(fā)現(xiàn)退田還湖在提高洪泛區(qū)生態(tài)承載力方面作用明顯, 但減輕環(huán)境承載力的作用要大于資源承載力的降低[37]。

4 洞庭湖區(qū)濕地研究的技方法術(shù)

4.1 3S技術(shù)

由于洞庭湖濕地內(nèi)部通行條件限制，3S技術(shù)作為一種有效的監(jiān)測(cè)手段在濕地監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用[38]。在3S技術(shù)運(yùn)用中，GPS技術(shù)是作為野外調(diào)查的主要工具，GIS技術(shù)是洞庭湖濕地動(dòng)態(tài)變化的空間分析手段，運(yùn)用最多的為遙感資料作為數(shù)據(jù)源。袁正科等利用3S技術(shù)繪制植被類型分布圖分析洞庭湖濕地植被動(dòng)態(tài)及對(duì)生物多樣性的影響[39]。在濕地分類方面，遙感影像處理的應(yīng)用最多，邵家駒等[40]利用Landsat MSS 數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，鄧帆等[41]、王紅娟等[42]根據(jù)植被群落以及泥灘、水體等地物的光譜特征及其在不同時(shí)相影像上的光譜差異提取分類規(guī)則，進(jìn)行決策樹(shù)分類。徐怡波等利用ENVISAT ASAR數(shù)據(jù)進(jìn)行了洞庭湖植被分類研究[43]，黃進(jìn)良用目視解譯和計(jì)算機(jī)分類兩種方法分別對(duì)洞庭湖多期影像進(jìn)行濕地分類和面積提取[44]。宋仁飛等運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、馬氏距離分類法、Bayes分類法、Fisher分類法、SAM、SVM等6種方法的濕地植被識(shí)別方法比較，SAM的精度最高[45]。在基于MODIS數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，杜濤等人統(tǒng)計(jì)洞庭湖區(qū)水體面積，結(jié)合相應(yīng)日期的水文站點(diǎn)，建立洞庭湖區(qū)面積-水位相關(guān)關(guān)系擬合公式[46]；梁婕采取對(duì)MODIS13Q1數(shù)據(jù)的NDVI和NIR波段分別設(shè)定閾值的方法提取水面洞庭湖水體，通過(guò)分析，洞庭湖區(qū)濕地呈現(xiàn)明顯減小的趨勢(shì)，主要是三口、四水來(lái)水減少、降雨減少等多方因素共同作用的結(jié)果[47]；毛先成等人以MOS-1b/MESS R為數(shù)據(jù)源，得出了水體深度探測(cè)模型[48]。

4.2 數(shù)學(xué)建模方法

張晴等采用市場(chǎng)價(jià)值法、費(fèi)用支出法、支付意愿法、機(jī)會(huì)成本法、碳稅法和造林成本法及影子工程法來(lái)對(duì)洞庭湖濕地進(jìn)行生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的評(píng)估，洞庭湖濕地生產(chǎn)力價(jià)值很高，但是旅游休閑、文化教育科研價(jià)值僅占直接使用價(jià)值的22%，調(diào)節(jié)氣候價(jià)值占間接使用價(jià)值的64%[49]。蔣衛(wèi)國(guó)等采用了OECD建立的壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(簡(jiǎn)稱 P-S-R)模型探討外界干擾的區(qū)域響應(yīng)變化，研究表明東洞庭湖區(qū)濕地最大，南洞庭湖區(qū)濕地次之，西洞庭湖區(qū)濕地最小[50]。廖丹霞以壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型為基礎(chǔ)選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合洞庭湖濕地的特點(diǎn)，建立洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)模型[51]。李姣利用主成分分析法、聚類分析法和線性加權(quán)平均法等，從生態(tài)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合度分析了濕地生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的相互作用，反映濕地為區(qū)域發(fā)展提供的機(jī)會(huì)與約束[8]。

4.3 景觀生態(tài)學(xué)方法

洞庭湖濕地運(yùn)用了景觀生態(tài)學(xué)的空間分析方法。鄭建蕊等對(duì)提取的濕地信息，結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)分析軟件Fragstats計(jì)算濕地景觀指數(shù)，分析濕地的景觀結(jié)構(gòu)與功能特征[18]。劉妍針對(duì)各個(gè)時(shí)段的各景觀類型的基礎(chǔ)資料，引入景觀格局分析方法，分析了洞庭湖區(qū)斑塊特征與動(dòng)態(tài)變化的驅(qū)動(dòng)力[52]。

5 存在的問(wèn)題與展望

濕地環(huán)境的惡化趨勢(shì)并未得到根本性緩解，濕地保護(hù)面臨的最大問(wèn)題是天然濕地面積銳減、濕地功能減弱、濕地生態(tài)環(huán)境退化，對(duì)濕地的結(jié)構(gòu)、功能、生物多樣性、系統(tǒng)性等基礎(chǔ)研究及基礎(chǔ)支撐的不足，導(dǎo)致尚未形成科學(xué)合理的濕地保護(hù)機(jī)制。濕地保護(hù)已成為生態(tài)建設(shè)和生態(tài)惠民的重要領(lǐng)域，濕地保護(hù)與可持續(xù)利用模式的正在積極探索，但濕地保護(hù)體系和部門協(xié)作機(jī)制亟待完善，構(gòu)建比較完善的濕地保護(hù)利用的法律、政策體系與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、健康評(píng)估及預(yù)警管理支撐體系，成為未來(lái)濕地研究的重要方面。由于區(qū)域濕地水文過(guò)程、生態(tài)過(guò)程、地球化學(xué)等相關(guān)過(guò)程的復(fù)雜性與時(shí)空尺度性，衛(wèi)星雷達(dá)觀測(cè)與水文模型、生化模型相結(jié)合是未來(lái)研究難點(diǎn)。在全面實(shí)施“海綿城市”的理論與實(shí)踐中，城市濕地在城市生態(tài)建設(shè)中的重要作用和地位越來(lái)越重要，城市濕地的“綠色海綿”研究成為熱點(diǎn)，具有較好的發(fā)展前景。

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Research Progress on Dongting Lake Wetland

Chen Zhefu1,Xiao Huashun1,Chen Duanlü2

(1.CollegeofForestry,CentralSouthUniversityofForestryandTechnology,Changsha410000,China;2.CollegeofResourcesandEnvironmentandTourism,HunanUniversityofArtsandScience,Changde41500,China)

The protection ofwetland resources and wetland ecological process makes great influence on the sustainable development ofthe region and on the improvement of ecosystem. The ecosystem of Dongting Lake has been under great pressure of the economic development and human disturbance, which has been the key study object of the wetland ecologists. The article summarizes the current state of the exploitation and utilization of the wetland resource of Dongting Lake, the ecological function of wetland and the structure of wetland landscape. This article discusses the driving factors of dynamic changes of wetland of Dongting Lake from the aspects of the completion of three gorges and human disturbanceand summarizes the technical method used in the study of the wetlands of Dongting Lake. In the end, the article proposes the key point and prospect of research on the wetlands of Dongting Lake.

wetlands resources; wetland landscape;wetland ecology;wetland research method; Dongting Lake

2015-10-27

湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2015ZK3059)；湖南省社會(huì)科學(xué)基金(編號(hào)：13YBB160)；湖南省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目(編號(hào)：12A100)資助

陳哲夫(1990—)，男， 湖南武岡人，中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院碩士研究生。

肖化順(1968—)，男， 湖南武岡人，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事林業(yè)可持續(xù)發(fā)展教學(xué)與科研。

P331

A

1674-9944(2015)12-0020-04